Полноразмерный экзоскелет Guardian XO показали в разных сценариях
Компания Sarcos Robotics опубликовала ролик, на котором продемонстрировано применение полноразмерного экзоскелета Guardian XO для решения разных задач. Одно из применений — погрузка багажа в аэропортах, для чего экзоскелеты уже действительно используются в рамках совместного пилотного проекта Sarcos и Delta Air Lines.
Доступные сегодня серийные модели экзоскелетов заточены под конкретную выполняемую задачу и, как правило, усиливают только конкретную часть тела — как, например, экзоскелет для ног от LG. Это позволяет строить более легкие и эффективные устройства, но такие экзоскелеты не подходят для решения других задач и мало похожи полноразмерные роботизированные костюмы из научной фантастики.
Разработкой полноразмерного экзоскелета занимается американская компания Sarcos Robotics. Долгое время прототипы были на гидравлике и требовали квалифицированного оператора для управления, но с развитием робототехники появилась возможность перейти на электроприводы и компания в начале 2019 года объявила, что работает над созданием первого серийного полноразмерного экзоскелета, причем для управления им не нужно будет обладать специфическими навыками. В конце 2019 года Sarcos представила модель, которая получила название Guardian XO. Экзоскелет может поднимать груз до 90 килограмм, при этом оператор будет ощущать нагрузку на уровне 4,5 килограмм.
В начале 2020 года компания запустила пилотный проект с авиакомпанией Delta Air Lines, в рамках которого экзоскелеты применяются для погрузки багажа, а теперь Sarcos показала и другие возможные сценарии применения Guardian XO. В опубликованном ролике экзоскелет используется не только для погрузки сумок и ящиков на ленту транспортера и стеллажи, но выполняет и другие задачи — например, помогает толкать тележку с тяжелым грузом и смонтировать колесо.
Для перемещения грузов используются разные насадки на роборуки. Так, для чемоданов и тяжелых ящиков с веревочными ручками используются длинные крючья, а для перекладывания покрышек — насадка с двумя загнутыми вниз пластинами. В ролике также показано, что оператор может легко отпустить рукоятку управления роборукой и сделать какие-то мелкие движения сам.
Стоит отметить, что скорость и амплитуда движений экзоскелета ограничена как аппаратно, так и программно, чтобы не травмировать человека в случае поломки устройства, и эти ограничения видны в ролике. Особенно это заметно при ходьбе — оператор экзоскелета двигается небольшими, четко фиксированными шагами.,
Guardian XO — не первый серийный робототехнический продукт Sarcos Robotics. В 2017 году компания представила дистанционно управляемого робота Guardian GT, руки которого имеют семь степенй свободы и способны поднимать до 450 килограмм груза. Для управления им оператор использует отдельный экзоскелет-контроллер и очки виртуальной реальности.
Николай Воронцов
И летать по заданной траектории
Инженеры разработали прототип миниатюрного орнитоптера под названием Bee++. В воздух он поднимается с помощью четырех крыльев, а его масса составляет 95 миллиграмм. Махолет управляется по тангажу, крену и рысканью и способен летать по заданной траектории. Статья с описанием робопчелы опубликована в журнале IEEE Transactions on Robotics. В последние годы становятся популярными разработки в области миниатюрных беспилотников, которые по размеру сопоставимы с насекомыми. Миниатюризация вынуждает инженеров отходить от ставшей уже классической схемы с воздушными винтами и электромоторами, так как использовать их эффективно в беспилотниках весом меньше грамма невозможно. Вместо этого инженеры используют схему орнитоптеров — летательных аппаратов, у которых подъемная сила создается за счет периодических взмахов крыльями. Для приведения их в движение обычно применяют пьезоэлектрические актуаторы, передающие усилие на крылья через механическую трансмиссию. Несмотря на то, что эта схема доказала свою работоспособность, большинство из созданных сегодня миниатюрных махолетов не имеют стабильного управления по оси рысканья. Эту проблему решили инженеры под руководством Нестора Переса-Арансибии (Nestor Perez-Arancibia) из Университета штата Вашингтон. Они построили миниатюрный орнитоптер, который управляется по всем трем осям. Микроорнитоптер, названный Bee++, представляет собой улучшенную версию орнитоптера, представленную авторами в 2019 году. Так же, как и предшественник, Bee++ имеет четыре машущих крыла, приводимых в действие индивидуальными пьезоэлектрическими актуаторами, а его масса составляет 95 миллиграмм. Сверху и снизу на корпус установлены восемь защитных стержней, которые предотвращают махолет от ударов об окружающие предметы. Питание прототип получает через провода. Несмотря на то, что крылья не имеют механизмов управления углом установки, плоскости их движения имеют заранее определенный наклон. Благодаря этому удается создавать крутящий момент по крену, тангажу и рысканью за счет изменения амплитуды движения пар крыльев. Например, для того чтобы наклонить махолет вперед, амплитуда пары крыльев, расположенных в передней части уменьшается, вследствие чего снижается генерируемая ими тяга. В результате орнитоптер наклоняется заданном направлении. Аналогичным образом происходит управление по оси крена с помощью боковых пар крыльев. Для поворотов по оси рысканья изменяют амплитуду движения пар крыльев, расположенных по диагонали. Набор или снижение высоты происходит при увеличении или снижении частоты взмахов всех четырех крыльев. Инженерам удалось увеличить частоту движений крыльями, что привело к увеличению тяги на 125 процентов по сравнению с предыдущей версией робопчелы, которая могла лишь держаться в воздухе, но не имела достаточной тяги для управления рысканьем. В испытаниях робопчела продемонстрировала хорошую управляемость по оси рысканья и способность разворачиваться на угол 90 градусов за 50 миллисекунд со скоростью около 1800 градусов в секунду, что сравнимо с характеристиками мухи дрозофилы. Также робопчела успешно продемонстрировала способность удерживать положение корпуса по оси рысканья при одновременном перемещении по сложной траектории. По словам разработчиков в будущем в созданную ими платформу можно будет интегрировать сенсоры, которые позволят системе управления робопчелы ориентироваться в пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=m9lLO1QpdcE Ранее мы рассказывали об инженерах из США, создающих крупные орнитоптеры, которые внешне похожи на птиц. Для этого они используют чучела настоящих животных. Корпус одного из прототипов покрыт перьями кеклика, а в его передней части находится голова чучела этой птицы, а во втором беспилотнике используются настоящие крылья голубя.